Біогазова установка в домашніх умовах

Тема альтернативних видів палива актуальна вже кілька десятиліть. Біогаз — це природне джерело палива, який можна отримувати і використовувати самостійно, особливо якщо у вас є домашня худоба.

Що це таке?

По складу біогаз схожий на природний газ, що видобувається в промислових масштабах. Етапи отримання біогазу:

Біореактор — це ємність, в якій біологічна маса обробляється анаеробними бактеріями в вакуумі.
Через деякий час виділяється газ, що складається з метану, вуглекислого газу, сірководню та інших газоподібних речовин.
Цей газ очищується і виводиться з реактора.
Перероблена біомаса — це відмінне добриво, яке відводиться з реактора для збагачення полів.

Виробництво своїми руками біогазу в домашніх умовах можливо за умови, що ви живете в селі і у вас є доступ до відходів тваринництва. Це хороший варіант палива для тваринницьких ферм і сільськогосподарських підприємств.

Перевага біогазу в тому, що він дозволяє скоротити викиди метану та дає джерело альтернативної енергії. В результаті переробки біомаси утворюється добриво для городів і полів, що є додатковою перевагою.

Щоб отримати біогаз своїми руками, вам потрібно побудувати біореактор для переробки гною, пташиного посліду та інших органічних відходів. В якості сировини використовуються:

стічні води;
солома;
трава;
річковий мул.

Використання соломи для виробництва біогазу

Важливо не допускати попадання в реактор хімічних домішок, так як вони заважають процесу переробки.

Комплектація біогазової установки може бути різною, залежно від її потужності, виду сировини і одержуваного кінцевого продукту у вигляді теплової або електричної енергії, обох видів енергії або тільки біогазу, використовуваного в побутових газових плитах і в якості палива для автомобілів.

Стандартна установка, складається з наступних вузлів і агрегатів:

Ємність накопичувач, в якій накопичується використовується, для отримання біогазу, сировину;
Міксери і млини різної конструкції, що ділять великі фракції сировини на більш дрібні;
Газгольдер, герметично закривається ємність, що служить накопичувачем одержуваного газу;
Реактор, ємність або резервуар, в якому відбувається процес утворення біопалива;
Системи подачі сировини в реактор установки;
Система передачі одержуваного палива від реактора і газгольдера, далі на етапи обробки та перетворення в інші види енергії;
Системи автоматики, захисту і контролю за процесами виробництва газу і продуктів його переробки.

На вище наведеною схемою, умовно показаний технологічний цикл виробництва біогазу з використанням рідкого і твердого сировини, з подальшою його переробкою і отриманням теплової та електричної енергій.

в герметичну ємність завантажують розбавлену водою біомасу, де вона починає «бродити» і виділяти гази;
вміст резервуара регулярно оновлюють — зливають перероблене бактеріями сировину і додають свіже (в середньому близько 5-10% щодня);
накопичився у верхній частині резервуара газ по спеціальній трубці надходить на газосборнік, а потім — на побутові прилади.

Схема біогазової установки.

Яка сировина підходить для біореактора?

Установки для отримання біогазу рентабельні тільки там, де є щоденне поповнення свіжої органіки — гною або посліду свійської худоби та птиці. Також в біореактор можна підмішувати подрібнену траву, бадилля, листя та побутові відходи (зокрема, очищення від овочів).

Ефективність установки багато в чому залежить від типу сировини, що завантажується. Доведено, що при однаковій масі найбільший вихід біогазу виходить з свинячого гною і індичого посліду. У свою чергу, екскременти корів і силосні відходи дають меншу кількість газу при такій же завантаженні.

Використання біосировини для опалення будинку.

Що не можна використовувати в біогазову установку?

Існують фактори, які можуть істотно знизити активність анаеробних бактерій, а то й зовсім призупинити процес вироблення біогазу. Не можна допускати, щоб всередину резервуара потрапляло сировину з вмістом:

антибіотиків;
цвілі;
синтетичних миючих засобів, розчинників та іншої «хімії»;
смол (в тому числі тирса хвойних дерев).

Малоефективно використовувати вже гниє гній — завантаженні підлягають тільки свіжі або попередньо просушені відходи. Також не можна допускати перезволоження сировини — показник в 95% уже вважається критичним. Втім, невелику кількість чистої води в біомасу додавати все ж потрібно — для того, щоб полегшити її завантаження і прискорити процес бродіння. Розводять гній і відходи до консистенції негустий манної каші.

Уявити технологію вилучення біогазу можна наступним чином: в спеціальному збірнику, іменованому біореактором, здійснюється процес переробки і бродіння відходів. В результаті цього відбувається виділення суміші газів, що складається з 60% метану, 35% — вуглекислого газу і решта 5% — інших газоподібних речовин. Добутий газ постійно відводиться з біореактора і після очищення використовується в побутових цілях.

Схема принципу дії біогазової установки

відпрацьовані відходи, перетворилися в першосортне добриво, періодично витягуються і вивозяться на поля.

На замітку: дослідження показали, що поле оброблене добривами, Переброди анаеробним шляхом дає урожай на 20-30% більше, ніж поле удобрене звичайним способом.

Найчастіше фермерських господарств не утилізують відходи від домашньої худоби, а складують їх на одній ділянці. В результаті метан виділяється в атмосферу, гній втрачає свої властивості як добриво. Своєчасно перероблені відходи принесуть набагато більше користі фермерському господарству.

Розрахувати ефективність утилізації гною таким способом легко. Середня корова дає на добу 30-40 кг гною. З цієї маси виходить 1,5 кубометра газу. З такої кількості виробляється електроенергії 3 кВт / год.

До того ж, необхідно враховувати, що при роботі подібних пристроїв, виділяється ціла група інших газів (сірководень, аміак і т.д.), яким властивий специфічний неприємний запах, що вимагає виконувати монтаж установки на деякому віддаленні від житлових приміщень.

Конструктивно, подібна установка може виглядати наступним чином:

Головний елемент — це реактор, в якості якого виступає ємність, відповідна обсягами сировини. Ємність може бути встановлена в різному виконанні (підземна, наземна і частково заглиблена конструкція).
У ємності повинні бути передбачені завантажувальний люк, відвідна труба або штуцер для відводу газу, люк для видалення переробленої сировини (може поєднуватися з завантажувальним) і механізм перемішування, при необхідності. Монтовані вузли та елементи повинні герметично закриватися і тримати певний тиск.
До штуцера відвідної труби приєднується відвідний трубопровід, на якому встановлюється запірний вентиль і манометр, для контролю за тиском одержуваного газу.
При необхідності, може бути встановлений електричний привід на мішалці установки, а також насос і транспортер в системах подачі сировини.

Про те, що газ «пішов», можна судити по характерному булькання в водяному затворі. В цей же час бочку варто перевірити на герметичність. Робиться це за допомогою звичайного мильного розчину — його наносять на всі стики і спостерігають, чи не з’явилися пухирі.

Перше оновлення біосировини потрібно провести приблизно через два тижні. Після того, як в воронку буде залита біомаса, з відвідної труби виллється такий же обсяг відпрацьованої органіки. Далі таку процедуру виконують щодня або раз в два дні.

Завантажити камеру бродіння об’ємом 1 м3 дрібно порізаними і розведеними у воді органічними відходами (нагадаю — фруктові та овочеві очищення) в вагових співвідношеннях 1: 10 — 1: 5.
Герметично закрити її і забезпечити подачу постійної температури від +25 до +30 оС.

Для підтримки в камері постійної температури, через неї необхідно пропустити змійовик з гарячою водою, прогрівається за допомогою газу, що виробляється цією ж установкою. На лінії газопроводу потрібно встановити два крана: один біля газової плити, інший — на виході з реактора.

На замітку: а ось наш кмітливий сільський народ вже давно замислюється, а деякі і втілили в життя, отримання газу для опалення будинку з власних калових мас — то пак поєднують септик з біогазової установкою. Якщо добре поритися в інтернеті, можна схеми навіть знайти.

Газозбірник або газгольдер — другий за значимістю, після бродільні, елемент біогазової установки. Він представляє з себе два сталевих судини (один з яких перевернутий догори дном), безперешкодно входять один в одного. У зовнішній посудину заливається вода, утворюючи гідравлічний затвор для біогазу, що надходить в порожнину перевернутого судини. Кільцевій зазор між стінками судин приблизно 50 мм. Об’єднати обидва резервуара можна за допомогою трубок діаметром ½ дюйма. Такий же газопровід забирає газ з перевернутого судини і доставляє метан до звичайної газової плити. Зовні газгольдер рекомендується обкласти утепленим шатром.

А що робити взимку?

взимку ця біогазова станція може працювати тільки в самих південних районах країни. Тому як в умовах півночі в цей час обігрів для підтримки бродіння зажадає трохи більше газу, ніж вона зможе виробити.

Принципова схема біогазової установки працює на гної

Але зимовий час можна використовувати з користю — для збору і завантаження камери сухий біомасою. Тоді при настанні теплого сезону вам не доведеться гаяти час на запуск установки — ви заповніть реактор водою або рідким гноєм, і через три-чотири дні ви почнете отримувати біогаз в домашніх умовах. Уявляєте скільки ми з вами цієї біогазової станцією «вбили зайців».

Ну, ось начебто і все, що хотів вам розповісти про добувається біогазі в домашніх умовах. Не кажіть тільки нікому. Інакше залишитеся без відходів (жартую). На цьому поки все, до нових статей.

А ось біореактором в 5 м³ вже можна опалити приміщення площею 50 м², але його роботу потрібно буде підтримувати щоденної завантаженням сировини масою не менше 300 кг. Для цього необхідно мати в господарстві приблизно десять свиней, п’ять корів і пару десятків курей.

Майстри, у яких вийшло самостійно змайструвати діючі біогазові установки, діляться відео з майстер-класами на просторах інтернету:

мембранний біореактор

Промислові комплекси складаються з:

Ємності проміжного зберігання;
Установки-змішувача;
біореактора;
Невеликий ТЕЦ, яка дає енергію для опалення будівель і теплиць, а також електрику;
Ємності для ферментованого гною, що використовується як добриво.

Найбільш ефективний варіант — споруда одного комплексу для кількох сусідніх господарств. Чим більше біоматеріалу переробляється, тим більше енергії виходить в результаті.

Перед тим як отримати біогаз, промислові установки потрібно узгодити з санепідемстанцією, пожежною і газової інспекцією. Вони документально оформляються, існують спеціальні норми по розташуванню всіх елементів.

Гній найкраще розбавляти водою перед відправкою в реактор. Для переробки гною при температурі 35-40 градусів знадобиться приблизно 2 тижні. Щоб розрахувати обсяг, визначте початковий обсяг відходів з водою і додайте 25-30%. Обсяг біомаси повинен бути однаковим кожні два тижні.

Конструктивно, це може виглядати наступним чином:

На даній схемі представлені:

1 — ємність накопичувач продуктів життєдіяльності сільськогосподарських тварин (гній);
2 — фекальний насос, що забезпечує подачу гною для переробки;
3 — котел (реактор), агрегат в якому відбувається процес розкладання і бродіння сировини;
4 — елемент, що забезпечує відведення переробленої сировини;
5 — відвідний трубопровід;
6 — газгольдер, накопичувач біогазу;
7 — пристрій по перетворенні газу в теплову енергію (газовий пальник);
8 — отримується теплова енергія;
9 — пристрій з перетворення газу в електричну енергію (газогенератор);
10 і 11 — електрична і теплова енергії, одержувані при роботі газогенератора.

Для запуску процесу потрібна температура 38 градусів. Є кілька способів її забезпечення:

Змійовик під реактором, підключений до системи опалення;
Нагрівальні елементи всередині ємності;
Прямий нагрів ємності електричними опалювальними приладами.

У біологічної масі вже знаходяться бактерії, які потрібні для отримання біогазу. Вони прокидаються і починають активність при підвищенні температури повітря.

Найкраще підігрівати їх автоматичними нагрівальними системами. Вони включаються при надходженні в реактор холодної маси і автоматично вимикаються, коли температура досягає потрібного значення. Такі системи встановлюються в водонагрівальних котлах, їх можна купити в магазинах газового обладнання.

Якщо ви забезпечите нагрів до 30-40 градусів, то на переробку піде 12-30 днів. Це залежить від складу і обсягу маси. При нагріванні до 50 градусів активність бактерій збільшується, і переробка займає 3-7 днів. Мінус таких установок у великих витратах на підтримання високої температури. Вони порівнянні з кількістю одержуваного палива, тому система стає неефективною.

Інший спосіб активації анаеробних бактерій — перемішування біомаси. Ви можете самостійно встановити вали в котлі і вивести ручку назовні, щоб помішувати масу при необхідності. Але набагато зручніше сконструювати автоматичну систему, яка перемішає масу без вашої участі.

Різниця лише в потужності установки, її геометричних розмірах, наявності коштів автоматики і захисту. Варіант такої установки, для великого підприємства, може виглядати наступним чином:

Як правило, на великі біогазових установка, крім стандартних операцій, розглянутих в вище розглянутих варіантах комплектації, застосовуються і додаткові, це:

кілька ступенів очистки газу;
підготовка газу перед подачею на переробку;
охолодження перед подачею на газогенератор;
інші системи, в залежності від конструкції установки і видів сировини.

Перш ніж переробляти біогаз в енергію, його потрібно накопичити. Зберігати його слід в газгольдері:

Його виготовляють у формі купола і встановлюють на виході з реактора.
Найчастіше його роблять із заліза і покривають декількома шарами фарби для запобігання корозії.
У промислових комплексах газгольдер являє собою окремий резервуар.

Ще один варіант, як зробити газгольдер: використовувати мішок з ПВХ. Цей еластичний матеріал розтягується по мірі наповнення мішка. При необхідності в ньому можна зберігати велику кількість біогазу.

Найбільш популярні серед різних груп користувачів, такі моделі, це:

Міні біогазова установка БУГ-М, виробництва Україна. У комплект установки входить обладнання ємністю 1,0 м3 (100 л) сировини, що переробляється і виходом готового продукту у вигляді біогазу в обсязі 1,0 м3 / добу і добрива — 100 л / добу.
Вартість комплекту — від 170000,00 гривень.
Біогазова установка «BioMash-20», виробництво Україна.

Обсяг сировини, що переробляється становить 700,0 кг / добу, при цьому вихід готового продукту становить:

Електричної енергії — до 20,0 кВт / год;
Теплової енергії — до 2,4 Гкал / добу.
Дана модель може бути використана на тваринницьких фермах за змістом до 12 голів великої рогатої худоби, 250 свиней або до 1200 птахів, різних видів. Вартість комплекту обладнання — від 2000000,00 гривень.

Біогазові комплекси різної продуктивності, компанії Rucons Gobal UG (Німеччина).
Все обладнання виготовляється з нержавіючої сталі і монтується в окремих технологічних модулях (ферментація, змішування, бродіння, автоматика і управління і т.д.).
Вартість комплекту, в залежності від продуктивності — від 2500000,00 гривень.

З двох сторін в ємності роблять отвори для вхідний і вихідний труби. Причому вихідна труба повинна знаходитися біля основи контейнера для відкачування відпрацьованої маси. Її діаметр — 7-10 см. Вхідний отвір діаметром 25-30 см найкраще розташовувати у верхній частині.

Біотоплевная підземна установка

Зверху установку закривають цегляною кладкою і встановлюють газгольдер для приймання біогазу. На виході з ємності потрібно зробити клапан для регулювання тиску.

Біогазову установку можна закопати у дворі приватного будинку і підвести до неї каналізацію і відходи домашнього худоби. Переробні реактори можуть повністю покривати потреби сім’ї в електриці і опаленні. Додатковий плюс в отриманні добрива для городу.

Біореактор своїми руками — це спосіб отримувати енергію з підніжного матеріалу і робити гроші з гною. Він скорочує витрати фермерського господарства на електроенергію і збільшує рентабельність. Ви можете зробити його самостійно або замовити установку. Ціна на неї залежить від обсягу, починається від 7000 гривень.

Відео по темі: Біогазова установка своїми руками

Використання подібних агрегатів дозволяє досягти позитивних результатів у різних складових їх застосування, це:

Екологічна — при влаштуванні подібних установок поблизу підприємств, що є постачальниками сировини, зменшується захисна санітарна зона навколо них. Знижуються викиди шкідливих речовин в атмосферу.
Енергетична — маючи доступне сировину за мінімальними цінами, а іноді і без такої (безкоштовно), в результаті споживач отримує різні види енергії і палива з низькою собівартістю.
Економічна — монтаж біогазових установок дозволяє уникнути будівництва очисних споруд і загороджувальних пристроїв (розтікання гною на тваринницьких комплексах), і витрат по утилізації сміття.

Перевагами подібних агрегатів, також є:

Доступність різного виду сировини.
Невичерпність сировинної бази, забезпечена зростанням сільськогосподарського виробництва та обсягів продукції харчової галузі.
Забезпечує утилізацію відходів життєдіяльності тварин і органічного сміття.

Недоліками є:

Будучи екологічно чистим видом палива, біогаз, проте, при спалюванні, виділяє певну кількість шкідливих речовин в атмосферу.
Територіальна залежність місця розміщення установки від району знаходження джерел сировини (великі тваринницькі комплекси, переробні підприємства та об’єкти сільськогосподарського виробництва).
Висока вартість комплекту обладнання і відповідно тривалі терміни його окупності.